本发明专利技术提出了一种基于高效自适应扰动观察法的最大功率跟踪方法，解决了光伏电池的最大功率跟踪技术中传统扰动观察法步长大小难以权衡的问题，能够实现完全自适应扰动，跟踪速度快、稳态精度高，系统通用性强。其基本原理为通过滤波后的电压、电流信号计算出连续的光伏阵列输出功率，根据功率信号之间的变化形成误差信号，再经过该PI控制器产生自适应的扰动电压值，最后通过扰动观察法基本原理产生光伏阵列电压的参考值。计算光伏阵列电压参考值和实际值的误差信号，通过另外一个PI控制器产生DC/DC变换器所需要的占空比信号d，从而控制移相全桥变换器各个功率开关管的通断时间，进而调节光伏阵列输出的功率，跟踪其最大输出功率点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光伏阵列(电池)的最大功率跟踪技木。本专利技术涉及光伏发电并网或离网系统。本专利技术设计属于最大功率跟踪
技术介绍
当今世界的常规能源短缺、生态环境恶化等问题日益严峻。作为ー种清洁可再生能源，光伏发电为解决能源问题以及实现人类社会可持续发展的有效解决途径在世界范围内获得了空前的发展机遇和强劲的发展势头。然而光伏电池的光电转换效率非常有限，且其本身是ー种极其不稳定的电源，输出功率容易受到外界环境(如光照強度、环境温度等)和负载情况的影响。为充分利用太阳能，提高光伏并网系统的效率，实际控制电路需采用最大功率点跟踪最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking, MPPT)技术。 扰动观察(Perurbation and Observation,P&0)法由于其算法简洁、易于实现，是目前实际中应用最广泛的MPPT方法。但是，传统的定步长扰动观察法却存在缺陷当扰动步长较小时，功率振荡也将很小，但是系统的跟踪速度却得不到保证；当扰动步长变大，系统的跟踪速度会提高，却同时会引起较大功率振荡。所以定步长的扰动观察法步长大小难以确定，对不同系统的适应性较差。因此，本专利技术提出了一种高效自适应扰动观察法，该方法解决了传统扰动观察法步长大小难以权衡的问题，可以获得更优的性能、易于实现、成本适中，且其核心算法具有普遍适用性，不需要预置相关的定值。能够实现完全自适应扰动，跟踪速度快、稳态精度高，系统通用性強。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的在于提出光伏阵列的一种，解决传统扰动观察法步长大小难以权衡的问题，能够实现完全自适应扰动，跟踪速度快、稳态精度高，系统通用性强。技术方案本专利技术的包括步骤如下A、首先测量光伏阵列的输出电压Upv (η)和输出电流Ιρν(η),符号中的η表不第η次的采样結果。B、然后通过ー个低通滤波器滤波后的电压、电流信号计算出该次的光伏阵列输出功率Ppv (n) = Upv(η) X Ipv(η)，根据功率信号之间的变化计算出自适应扰动值。利用此变化作为闭环控制系统的误差信号，控制该误差在稳态时尽可能小，同时避免系统在启动时发生超调，并消除稳态时的功率振荡。采取ー个PI控制器a来实现上述控制，PI控制器为比例积分控制器，PI控制器a被用作光伏阵列參考电压所需要的自适应扰动值发生器，即通过连续的功率计算值之间的变化形成误差信号Λ Ppv (n) =Ppv (n) -Ppv (η-1)，再经过该PI控制器产生自适应的扰动电压值Δび>)权利要求1.一种，其特征在于其控制步骤如下 A、首先测量光伏阵列的输出电压Upv(n)和输出电流Ipv(n)，其中n表示第n次的采样结果; B、然后通过一个低通滤波器滤波后的电压、电流信号计算出该次的光伏阵列输出功率Ppv (n) = Upv (n) XIpv (n)，根据功率信号之间的变化计算出自适应扰动值，利用此变化作为闭环控制系统的误差信号，控制该误差在稳态时尽可能小，同时避免系统在启动时发生超调，并消除稳态时的功率振荡，采取一个比例积分PI (Proportional-Integral,)控制器a来实现上述控制，PI控制器a被用作光伏阵列参考电压所需要的自适应扰动值发生器，即通过连续的功率计算值之间的变化形成误差信号APpv (n) = Ppv (n)-Ppv (n-1)，再经过该PI控制器a产生自适应的扰动电压值Y (//): 分别为 PI 调节器a的比例和积分常数，A Ts为采样间隔； C、通过扰动观察法原理产生光伏阵列电压的参考值U*mppt(n)，由下述公式决定0 上式中，U*mppt(n)、U^pt(n-l)为本次扰动控制的光伏阵列电压参考值与前次扰动控制的光伏阵列电压参考值;△/;(〃)为本次扰动控制的扰动值；APpv(n)为本次与前次光伏阵列输出功率的变化值Upv(n)为本次与前次光伏阵列输出电压的变化值； D、光伏阵列的实际输出电压需要准确跟踪该参考电压U*mppt(n)，通过另外一个PI控制器b实现，先计算光伏阵列电压参考值和实际值的误差信号epv(n)^(n) = U；nppt(n)-Upr(n)，再经过PI控制器b产生DC/DC变换器所需要的占空比信号d (n)d(n) = d (n-1) +Kp2 +Ki2 A Tsepv (n), Kp2、Ki2 分别为 PI 调节器 b 的比例和积分常数；d(n-l)为上一时刻产生的占空比信号；A Ts为采样间隔。通过控制占空比d(n)来控制DC/DC变换器中开关管的通断时间；DC/DC变换器的占空比改变后，光伏阵列输出给DC/DC变换器的电压电流会发生相应的变化，从而改变了光伏阵列的输出功率和直流母线电容Cd。的电压，实现光伏阵列的最大功率点跟踪。2.一种如权利要求I所述的，其特征在于所述的光伏阵列，通过DC/DC变换器和直流母线电容向电网或负载传送功率，设定直流母线电压上限值Udc_max，当实际电压超过设定的上限值时，将两者之间幅值差经过一个比例环节输出一个反方向的调节量，调整DC/DC变换器的占空比，抑制直流母线电压过高，使系统持续稳定运行。3.—种如权利要求I所述的，其特征 在于所述的PI控制器a和PI控制器b，在实际调节过程中先将光伏阵列的参考电压设为CVT启动电压Upv Mf，此时，PI控制器a将不起作用，利用Ziegler-Nichols方法调整PI控制器b的比例、积分系数，直到获得满意的输出；然后使能扰动观察算法模块，并用同样的方法调整PI控制器a的比例、积分系数，最终使整个控制系统获得良好的输出性能。全文摘要本专利技术提出了一种，解决了光伏电池的最大功率跟踪技术中传统扰动观察法步长大小难以权衡的问题，能够实现完全自适应扰动，跟踪速度快、稳态精度高，系统通用性强。其基本原理为通过滤波后的电压、电流信号计算出连续的光伏阵列输出功率，根据功率信号之间的变化形成误差信号，再经过该PI控制器产生自适应的扰动电压值，最后通过扰动观察法基本原理产生光伏阵列电压的参考值。计算光伏阵列电压参考值和实际值的误差信号，通过另外一个PI控制器产生DC/DC变换器所需要的占空比信号d，从而控制移相全桥变换器各个功率开关管的通断时间，进而调节光伏阵列输出的功率，跟踪其最大输出功率点。文档编号G05F1/67GK102809980SQ201210270558公开日2012年12月5日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日专利技术者赵剑锋, 王书征, 姚晓君, 施超 申请人:东南大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于高效自适应扰动观察法的最大功率跟踪方法，其特征在于其控制步骤如下：A、首先测量光伏阵列的输出电压Upv(n)和输出电流Ipv(n)，其中n表示第n次的采样结果；B、然后通过一个低通滤波器滤波后的电压、电流信号计算出该次的光伏阵列输出功率Ppv(n)＝Upv(n)×Ipv(n)，根据功率信号之间的变化计算出自适应扰动值，利用此变化作为闭环控制系统的误差信号，控制该误差在稳态时尽可能小，同时避免系统在启动时发生超调，并消除稳态时的功率振荡，采取一个比例积分PI(Proportional？Integral，)控制器a来实现上述控制，PI控制器a被用作光伏阵列参考电压所需要的自适应扰动值发生器，即通过连续的功率计算值之间的变化形成误差信号△Ppv(n)＝Ppv(n)？Ppv(n？1)，再经过该PI控制器a产生自适应的扰动电压值ΔUpv*(n)=ΔUpv*(n-1)+Kp1[ΔPpv(n)-ΔPpv(n-1)]+Ki1ΔTsΔPpv(n),Kp1、Ki1分别为PI调节器a的比例和积分常数，△Ts为采样间隔；C、通过扰动观察法原理产生光伏阵列电压的参考值U*mppt(n)，由下述公式决定：Umppt*(n)=Umppt*(n-1)+ΔUpv*(n),ΔPpv(n)×ΔUpv(n)>0Umppt*(n-1)-ΔUpv*(n),ΔPpv(n)×ΔUpv(n)<0上式中，U*mppt(n)、U*mppt(n？1)为本次扰动控制的光伏阵列电压参考值与前次扰动控制的光伏阵列电压参考值；为本次扰动控制的扰动值；△Ppv(n)为本次与前次光伏阵列输出功率的变化值；△Upv(n)为本次与前次光伏阵列输出电压的变化值；D、光伏阵列的实际输出电压需要准确跟踪该参考电压U*mppt(n)，通过另外一个PI控制器b实现，先计算光伏阵列电压参考值和实际值的误差信号epv(n)：再经过PI控制器b产生DC/DC变换器所需要的占空比信号d(n)：d(n)＝d(n？1)+Kp2[epv(n)？epv(n？1)]+Ki2△Tsepv(n)，Kp2、Ki2分别为PI调节器b的比例和积分常数；d(n？1)为上一时刻产生的占空比信号；△Ts为采样间隔。通过控制占空比d(n)来控制DC/DC变换器中开关管的通断时间；DC/DC变换器的占空比改变后，光伏阵列输出给DC/DC变换器的电压电流会发生相应的变化，从而改变了光伏阵列的输出功率和直流母线电容Cdc的电压，实现光伏阵 列的最大功率点跟踪。FDA00001953837900011.jpg,FDA00001953837900014.jpg,FDA00001953837900015.jpg...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵剑锋，王书征，姚晓君，施超，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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